在幾乎所有情況下,支撐件的承載能力都受壓縮翼緣屈曲所限制。這種情況只有在壓縮翼緣各處應力均衡後並達到屈服極限時才會出現。只有在具有很強的側向支撐時,所能承受的邊緣應力才可提高至建築鋼材的強化區域。評估承載能力時,必須考慮實際的應力分布。若假設應力呈直線分布,則會低估承載能力。應特別檢查失穩現象。

受彎構件中孔洞的扣除

在梁的受拉側,截面削弱的作用與受拉桿件相同(受拉翼緣沿削弱截面撕裂)。在此意義下,對孔洞的處理規則與受拉桿件相同。

由於鉚釘填充孔在構件受壓一側對應力與變形分布的影響極小,而承載能力大多受受壓翼緣的側向屈曲所限制,因此對於對稱截面構件,截面削弱程度對承載力並無顯著影響。因而 F. Hartmann 早已提出疑問:對於對稱構件,是否甚至有必要將孔洞削弱納入計算。對於非對稱截面(受壓側較強)而言,構件受拉側孔洞的扣除可能成為決定承載力的依據。在反覆作用的載荷下,即使孔洞位於較遠離邊緣纖維的位置,也會產生顯著影響。

如今在彎曲截面承載力計算中,採用毛截面和淨截面(以及其他相關破壞形式)。毛截面破壞發生在未被孔洞削弱的截面部分。淨截面破壞發生在被孔洞削弱的截面上,而所考慮的面積為總面積減去所有孔洞面積。

頸部與頭部的鉚接

在彎曲時,除正應力外,還會出現剪應力;對於具有平行翼緣的構件,其剪應力與橫向力 Q 成正比。在複合截面中,連接各個型鋼的鉚釘承受它們接觸面上的剪應力。腹板中的剪力 T 分布呈拋物線形,而翼緣中的分布則幾乎為直線。對於翼緣較厚重的構件,腹板中的 T 與平均值 Tm 相差不大,而 Tm 往往已足以作初步判斷。

鉚釘與螺栓連接-受彎構件

圖 1

鉚釘在頭部(圖 1b)必須共同承受銷釘力 TK < TH。各帶板層之間的銷釘力更小,對圖 1c 所示情況則分配到更多鉚釘上。

承托構件的延伸

縱向延伸的豎板 在板高大於可供使用之板材寬度時是必要的。就製作與運輸而言,它也可能是必需的。某一支撐件的縱向延伸部分中的夾板與鉚釘,應承受與未延伸板在縱向接縫中相同的力 TL。由於夾板上的孔洞削弱程度與豎板中相同,因此夾板厚度必須大於或等於肋板厚度。

縱向接長的垂直板材

圖 2 - 垂直板的縱向延伸接頭

_受彎荷載作用下的橫向接頭_可用多種方式以綁條覆蓋。圖 3 顯示了多種 工廠製作接頭 的可能性,其中只延續了垂直板。若綁條只設在翼緣角鋼之間(圖 3a),則翼緣角鋼下方的垂直板條帶會保持未覆蓋。此時,角鋼與鉚釘在垂直板接頭區域所承受的荷載明顯更大,因此此類接頭應限制用於小力作用下、次要的連接。應始終優先採用完全覆蓋的接頭。設於角鋼垂直肢上的特殊綁條承受該板帶的縱向應力,但僅在很小程度上參與承受橫向力。圖 3c 對此有一定改善。當力較大時,應力求在垂直板全高範圍內設置綁條(圖 3d),這意味著翼緣角鋼必須中斷。綁條的厚度取為角鋼肢厚;當角鋼厚度較大時,採用墊片找平,以避免綁條厚度過大而造成材料浪費。

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圖 3 - 立板的橫向接縫(車間製作)

在橫向力作用下的立板接縫: 橫樑在接縫處僅受 Q 作用(M = 0)。對於鉚釘間距相等的接縫(圖 4),應假定鉚釘中的力 NiQ 近似對應於接縫連接處相應面積元素 e*t,也就是說,鉚釘中的力分布如同沿橫樑高度方向的剪應力一樣,NiQ = e*t*τi = e*Ti。不過在設計尺寸時,仍按平均分配到全部 n 個鉚釘來計算,NiQ = Q/n。

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圖 4 - 帶有剪力分布的垂直板續接

圖 5 顯示垂直板材的工廠接長(加強角鋼與板條在其他位置接長)。

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圖 5

與軸力共同作用下的彎曲: 同時承受彎矩與軸力的構件,應依相同原理並在應力呈直線分佈的假設下進行設計。當兩翼緣中的鉚釘完全扣除時,有效截面與中性軸位置不隨荷載情況而變,因此來自 MN 的應力可直接相加。接頭中鉚釘的受力則由部分荷載情況 M、即 N 的力疊加而得。

支座與支撐件連接

這裡只討論眾多方案中最常見的一種。在評估時,應始終考慮由偏離較多或較少理想化的承載計算所產生的附加力。

當可提供較大的建築高度時,一個支撐件 簡單支承 在另一個建築構件的上翼緣上是可考慮的。常見情況是以鉚釘或螺栓作剛性連接。圖 6 顯示了建築中連續 I 型檁條的正常支承方式,這同樣避免在狹窄的 I 型翼板上鑽孔。在此情況下,支撐件必須防止傾覆以及承受橫向力(圖 7 和 8)。在橋梁工程中,支撐件常成對使用(圖 9);縱向支撐件在橫向支撐件上的固定支承(圖 10)。在較大的支承力作用下,支撐件應以配合角鋼或焊接型材加強剛性(圖 8 至 10)。對於複合支撐件,荷載應傳遞到腹板。

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圖 6 - 檁條固定

防止支撐件傾覆與橫向力的加固

圖 7 與 8

成對縱向樑支承於橫樑上

圖 9 與 10

腹板連接:在圖 11 與 12 中,示出了 H 型鋼的連接,這些在建築中作為一般連接使用。切口處會做成較大的圓角,以避免構件腹板開裂。腹板連接的彈性嵌固可帶來一定的承載力提升。所述變形在以靜態為主的荷載下確實無害,例如在老橋中也是如此。

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圖 11。-I 型梁垂直端截面的標準接頭

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圖 12 - 截短端部的 I 梁常規接頭

_抗彎剛接_用於需要角度不變的連接(連續梁、剛性框架角部),或在變動載荷下有疲勞破壞風險時,特別是在鐵路橋梁中。可使用連續板、抗彎接頭、抗彎角部、框架角部。

  • 連續性鋼片-若需連接位於同一平面的支撐構件,則以 鋼片連續綁帶 將兩個上翼緣連接起來。如此可使連接鉚釘免受拉力,並避免產生較大的變形。sl95

圖 13 - 連續性用板條接頭

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圖 14-高速公路橋樑主梁接頭;a)公路橋;b)鐵路橋

  • 抗彎剛接 – 這類接頭常見於道路橋人行道的實心懸臂。在較小彎矩時,其垂直鋼板僅以雙面方式連接於主梁加勁角鋼之間。施加的彎矩透過加勁構件分配到主梁的整個高度,亦即以力偶的形式導入其翼緣。

道路橋人行道懸臂剛接

圖 15 與 16

  • 抗彎剛接角——建築中柱與梁之間的抗彎剛接角,應設計成角度不變,且不產生任何局部應力超限。可靠的角部連接例如依照圖 16,使用翼板時形成;或依照圖 100,當柱帶中的嵌固力矩以力偶承受時形成。
  • 框架角部——在多邊形框架中,若角度差很小,可在折點處製作接頭;連接桿件以綁扎方式覆蓋,如同受拉與受壓桿件。轉動力集中於折點,必須由加勁構件承受。圖 101 中應注意接頭覆蓋與加勁方式的差異,這取決於彎矩與偏轉力的方向。當力很大且角度差顯著時,應避免讓接頭位於框架彎曲很大的部位。設置在框架角部附近的接頭可使構造形式更佳,並便於製作。兩側於折點配置鉚接通用接頭的例子見圖 102a 與圖 102b,其中角部由焊接部分構成。圖 103 顯示框架立柱與連續橫梁之間剛接以抵抗彎曲。

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圖 17a

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圖 17b

斜向接頭:在前述接頭中,腹板彼此皆成直角。若角度不是直角,則需扭轉角鋼(圖 18);在非常尖銳的角度則使用楔形墊片。此時,可像直角接頭一樣使用連續用的連接板與支承件。彎折接合板(圖 19)具有較大的偏心與顯著的附加內力。若採用焊接連接板(圖 20),斜向接頭的製作會更容易。

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圖。 18

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圖。 19

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圖。 20